(57)【要約】絶縁基板（１０）の裏面（１０ｂ）には冷却器（３０）が接続されている。マスキング治具（６０）は、コールドスプレー装置（４０）が絶縁基板（１０）の表面（１０ａ）に銅粉末（４１）を噴射して被膜（４１ａ）を形成する場合に、被膜（４１ａ）が形成される成膜領域を特定するために用いられる。このマスキング治具（６０）には、成膜領域を特定する開口（６３）が形成されていて絶縁基板（１０）の表面（１０ａ）に接触する金属部材（６１）が設けられている。そして、金属部材（６１）の内部に開口（６３）の近傍を加熱可能な電熱線（７０）が設けられている。これにより、パワーモジュールを構成する絶縁基板（１０）の裏面（１０ｂ）に冷却器（３０）が予め接続されている場合に、安価な構成により絶縁基板（１０）の表面１０ａが加熱された状態で、コールドスプレー装置（４０）が絶縁基板（１０）の表面（１０ａ）に銅粉末（４１）を噴射できる。
2011141979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する場合に、前記被膜が形成される成膜領域を特定するために用いられるマスキング治具において、
前記成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、
前記接触部材には、その内部に前記開口の近傍を加熱可能な発熱手段が設けられていることを特徴とするマスキング治具。
【請求項２】
請求項１に記載するマスキング治具において、
前記接触部材に対して、熱の伝導を抑制する断熱部材が前記基板の厚さ方向に重ねられていることを特徴とするマスキング治具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するマスキング治具において、
前記接触部材は、前記開口が形成されている平面部と、この平面部から前記基板の厚さ方向に延びていて前記基板を囲む側面部とを有し、
前記発熱手段が、前記平面部及び前記側面部に設けられていることを特徴とするマスキング治具。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載するマスキング治具において、
前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることを特徴とするマスキング治具。
【請求項５】
裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜が形成される場合に、前記基板を加熱する基板加熱装置において、
前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材の内部に前記開口の近傍を加熱可能な電熱線が設けられているマスキング治具と、
前記電熱線に電流を供給する電源と、
前記電源を制御する制御手段と、を有することを特徴とする基板加熱装置。
【請求項６】
請求項５に記載する基板加熱装置において、
前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることを特徴とする基板加熱装置。
【請求項７】
裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する成膜方法において、
前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて内部に前記開口の近傍を加熱可能な発熱手段が設けられているマスキング治具を前記基板の表面に接触させ、
前記発熱手段が前記開口の近傍を加熱し、
加熱された前記基板の表面に対して前記噴射装置が前記材料粉末を噴射することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
請求項７に記載する成膜方法において、
前記マスキング治具には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
前記発熱手段が前記各開口の近傍を加熱することを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
パワーモジュールを構成する基板の表面に対して、材料粉末の被膜を形成する場合に、被膜が形成される成膜領域を特定するマスキング治具、及び基板を加熱する基板加熱装置に関する。また、噴射装置が材料粉末を基板の表面に噴射して被膜を形成する成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、上記した成膜方法として、例えばコールドスプレー法が提案されている。コールドスプレー法とは、噴射装置が材料粉末の融点又は軟化温度より低い温度に加熱された作動ガスとともに、材料粉末をノズルから高速で噴射して、固体状態の材料粉末を基板の表面に衝突させて被膜を形成する技術である。このコールドスプレー法では、材料粉末を溶融又は軟化した状態にして基板の表面に高速で吹き付ける溶射法と比べて、材料粉末を高温に加熱する必要がない。このため、材料粉末の性質が酸化等により変化することを抑えることができ、基板の表面に密着度が高い被膜を形成することができる。【０００３】
上述したコールドスプレー法は、例えば下記特許文献１に記載されている。このコールドスプレー法では、図４に示したように、基板１１０の裏面１１０ｂに加熱プレート１１１が接続されていて、この加熱プレート１１１を加熱する加熱ヒータ１１２が設けられている。また、下記特許文献１には、変形実施形態として、レーザー装置を用いて基板１１０の表面１１０ａを加熱することが記載されている。これにより、コールドスプレー装置１２０から噴射された材料粉末１２１は、基板１１０が加熱された状態で基板１１０の表面１１０ａに衝突することになり、この衝突する部分では、材料粉末１２１及び基板１１０の表面１１０ａが変形し易くなる。この結果、材料粉末１２１が基板１１０の表面１１０ａに付着する割合およびその密着力を向上させることができるとともに、材料粉末１２１の被膜１３０を緻密に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０２３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図５に概略的に示したように、インバータにおいて電力を変換する部分であるパワーモジュール２００では、絶縁基板２１０の表面２１０ａに、はんだ２１１を介してＩＧＢＴ等の半導体素子２１２が接続されている。また、絶縁基板２１０の裏面２１０ｂに、半導体素子２１２のスイッチングにより生じる熱を放出する冷却器２２０（放熱装置）が応力緩和材２１３を介して接続されている。【０００６】
このようなパワーモジュール２００の製造工程では、絶縁基板２１０の裏面２１０ｂに予め冷却器２２０が接続されていて、材料粉末が噴射される範囲を特定するマスキング治具を用いつつ、コールドスプレー装置から固体状態の材料粉末を基板２１０の表面２１０ａに噴射させる。これにより、絶縁基板２１０の表面２１０ａに被膜２３０が形成され、その後、被膜２３０の上に、はんだ２１１を用いて半導体素子２１２を接合させる。なお、絶縁基板２１０の表面２１０ａに材料粉末の被膜２３０を形成することは、はんだ２１１の濡れ性を向上させて半導体素子２１２を絶縁基板２１０の表面２１０ａに接合し易くするためである。【０００７】
上述した製造工程では、絶縁基板２１０の表面２１０ａに被膜２３０を形成する際、絶縁基板２１０の裏面２１０ｂには予め冷却器２２０が接続されているため、絶縁基板２１０の裏面２１０ｂ側に図４に示したような加熱プレート１１１及び加熱ヒータ１１２を配置することによって、絶縁基板２１０を加熱することができない。また、輻射により絶縁基板２１０を加熱する場合には、絶縁基板２１０を十分に加熱することが難しく、また冷却器２２０によって熱損失が大きい。更に、レーザ装置を用いて絶縁基板１１０の表面１１０ａを加熱する場合には、高価なレーザ装置が新たに追加されるため、安価な構成で実施することができない。【０００８】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、放熱装置が裏面に接続されている基板に対して、安価な構成により基板の表面が加熱された状態で噴射装置が基板の表面に材料粉末を噴射できるように、マスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一態様におけるマスキング治具は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する場合に、前記被膜が形成される成膜領域を特定するために用いられるものであって、前記成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材には、その内部に前記開口の近傍を加熱可能な発熱手段が設けられたものであることに特徴がある。ここで、前記開口の近傍とは、前記接触部材のうち、平面視にて前記基板と重なる部分をいう。【００１０】
また、本発明の上記態様におけるマスキング治具において、前記接触部材に対して、熱の伝導を抑制する断熱部材が前記基板の厚さ方向に重ねられていることが好ましい。
また、本発明の上記態様におけるマスキング治具において、前記接触部材は、前記開口が形成されている平面部と、この平面部から前記基板の厚さ方向に延びていて前記基板を囲む側面部とを有し、前記発熱手段が、前記平面部及び前記側面部に設けられていることが好ましい。【００１１】
また、本発明の上記態様におけるマスキング治具において、前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることが好ましい。【００１２】
本発明の第二態様における基板加熱装置は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜が形成される場合に、前記基板を加熱するものであって、前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材の内部に前記開口の近傍を加熱可能な電熱線が設けられているマスキング治具と、前記電熱線に電流を供給する電源と、前記電源を制御する制御手段と、を有するものであることに特徴がある。【００１３】
また、本発明の上記態様における基板加熱装置において、前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることが好ましい。【００１４】
本発明の第三態様における成膜方法は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する成膜方法であって、前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて内部に前記開口の近傍を加熱可能な発熱手段が設けられているマスキング治具を前記基板の表面に接触させ、前記発熱手段が前記開口の近傍を加熱し、加熱された前記基板の表面に対して前記噴射装置が前記材料粉末を噴射することに特徴がある。【００１５】
また、本発明の上記態様における成膜方法において、前記マスキング治具には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、前記発熱手段が前記各開口の近傍を加熱することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
よって、本発明によれば、基板の表面に材料粉末の被膜を形成する際に、マスキング治具の内部に設けられた発熱手段が開口の近傍を加熱して、マスキング治具に接触している絶縁基板の表面が加熱される。このため、放熱装置が裏面に接続されている基板に対して、安価な構成により基板の表面が加熱された状態で、噴射装置が材料粉末を基板の表面に噴射することができる。この結果、材料粉末が基板の表面に付着する割合およびその密着力を向上させることができるとともに、材料粉末の被膜を緻密に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】絶縁基板と冷却器とコールドスプレー装置と基板加熱装置等の関係を示した概略的な全体構成図である。
【図２】裏面に冷却器が接続されている複数の絶縁基板とマスキング治具と電熱線との関係を示した平面図である。
【図３】図１に示した基板加熱装置の拡大図である。
【図４】従来において、基板が加熱された状態で材料粉末が噴射されたときの作動説明図である。
【図５】従来において、パワーモジュールの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係るマスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、コールドスプレー法によって基板の表面に材料粉末の被膜が形成された状態を概略的に示している。図１には、絶縁基板１０と、応力緩和材２０と、放熱装置としての冷却器３０と、噴射装置としてのコールドスプレー装置４０と、基板加熱装置５０とが概略的に示されている。
【００１９】
絶縁基板１０は、パワーモジュールにおいて、ＩＧＢＴ等の半導体素子と冷却器３０との間の電気的な接続を遮断するものである。この絶縁基板１０は、三層で構成されていて、窒化アルミニウムで構成された中板１１が、純アルミニウムで構成された上板１２及び下板１３の間に介装されている。このため、絶縁基板１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂは、純アルミニウムで構成されている。なお、絶縁基板１０の構成は上記した構成に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００２０】
上述した絶縁基板１０は、図２に示したように、一つの冷却器３０の上に複数個（図２では１６個）接続されていて、複数個の絶縁基板１０が一つのマスキング治具６０に覆われている。しかし、本実施形態を分かり易く説明するために、図１では、冷却器３０の上に接続されている一つの絶縁基板１０を概略的に示す。
【００２１】
応力緩和材２０は、パワーモジュールがろう付け又ははんだ付けにより製造されるときに、熱応力により絶縁基板１０又は半導体素子が破損しないようにするものである。応力緩和材２０の上面と絶縁基板１０の裏面とがはんだ付けされている。
【００２２】
冷却器３０は、半導体素子のスイッチングにより生じる熱を放出するものである。この冷却器３０には、絶縁基板１０が応力緩和材２０を介して接続されていて、冷却器３０のケース３１と応力緩和材２０の下面とがろう付けされている。ケース３１内にはフィン３２が設けられていて、冷媒が流れる流路が形成されている。
【００２３】
ここで、半導体素子が絶縁基板１０の表面１０ａに接合される際の製造工程を説明する。絶縁基板１０の裏面１０ｂには予め冷却器３０が応力緩和材２０を介して接続されていて、マスキング治具６０を用いつつ、コールドスプレー装置４０から材料粉末としての銅粉末４１を絶縁基板１０の表面１０ａに噴射させる。これにより、絶縁基板１０の表面１０ａに銅粉末４１の被膜４１ａが形成され、その後、被膜４１ａの上にはんだを用いて半導体素子を接合させる。なお、絶縁基板１０の表面１０ａに銅粉末４１の被膜４１ａを形成することは、はんだの濡れ性を向上させて半導体素子を絶縁基板１０の表面１０ａに接合し易くするためである。
【００２４】
コールドスプレー装置４０は、銅粉末４１の融点又は軟化温度より低い温度に加熱された作動ガスとともに、固体状態の銅粉末４１をノズル４２から高速（例えば５００〜１０００ｍ／ｓ）で噴射するように構成されている。また、コールドスプレー装置４０は、図示しない移動手段によって、絶縁基板１０の平面方向に移動できるように構成されている。なお、噴射される材料粉末は、銅粉末４１に限定されるものではなく、例えば、銅合金の粉末、又はアルミニウム、クロム、ニッケル、鉄或いはこれらの合金の粉末であっても良い。
【００２５】
噴射される銅粉末４１は、プラズマ溶射法、フレーム溶射法等のように、高温（例えば１０００℃）にまで加熱されることがない。このため、銅粉末４１の性質が酸化等により変化することを抑えることができ、絶縁基板１０の表面１０ａに密着度が高い被膜４１ａを形成することができる。なお、上述した作動ガスは、銅粉末４１が酸化することを防止するものであり、例えばヘリウム、窒素、空気等である。
【００２６】
ところで、銅粉末４１が絶縁基板１０の表面１０ａに衝突するとき、絶縁基板１０が１００℃から２００℃までの間に加熱されていることが好ましい。これは、衝突する銅粉末４１及び絶縁基板１０の表面１０ａが変形し易くなり、アンカー効果及びせん断変形が促進されて、銅粉末４１が絶縁基板１０の表面１０ａに付着する割合およびその密着力が向上するとともに、銅粉末４１の被膜４１ａが緻密に形成されるためである。
【００２７】
しかし、絶縁基板１０の裏面１０ｂに冷却器３０が予め接続されている場合、裏面１０ｂから絶縁基板１０を加熱することができない。また、輻射によって絶縁基板１０を加熱する場合には、絶縁基板１０の表面１０ａを十分に加熱することが難しく、また冷却器３０によって熱損失が大きい。一方、レーザ装置を用いて絶縁基板１０の表面１０ａを加熱する場合には、高価な装置が新たに追加されるため、安価な構成で実施することができない。
【００２８】
そこで、この実施形態においては、表面１０ａ側から絶縁基板１０を加熱できるように、基板加熱装置５０が設けられている。基板加熱装置５０は、上述したマスキング治具６０と、このマスキング治具６０の内部に設けられている発熱手段としての電熱線７０と、この電熱線７０に電流を供給する電源８０と、この電源８０を制御する制御手段としての電子制御装置９０とを有している。
【００２９】
マスキング治具６０は、被膜４１ａが形成される範囲である成膜範囲を特定するものであり、図２に示したように、複数の絶縁基板１０を覆うように形成されている。このマスキング治具６０は、内側に複数の絶縁基板１０の表面１０ａに面接触する接触部材としての金属部材６１を有し、この金属部材６１の外側に熱の伝導を抑制する断熱部材６２を有している。
【００３０】
また、マスキング治具６０は、図２に示したように、各絶縁基板１０に対応している複数個の開口６３を有し、コールドスプレー装置４０に対向する表面に保護膜６４を有している。各開口６３は、絶縁基板１０の厚さ方向に銅粉末４１が通過するものである。なお、図１及び図３では、本実施形態を分かり易く説明するために、一つの開口６３を概略的に示す。
【００３１】
金属部材６１は、絶縁基板１０の表面１０ａを加熱するものであり、内部に発熱可能な電熱線７０が設けられている。このため、金属部材６１は、熱伝導率が高い金属で構成されていて、例えば銅又はアルミニウム等で構成されている。この金属部材６１は、図３に示したように、開口６３が形成されていて絶縁基板１０の平面方向に延びる平面部６１ａを有し、平面部６１ａの周縁部分から冷却器３０に向けて絶縁基板１０の厚さ方向に延びる側面部６１ｂを有している。
【００３２】
金属部材６１の平面部６１ａは、絶縁基板１０の表面１０ａを素早く加熱できるように、成膜領域を除いて絶縁基板１０の表面１０ａ全体に面接触している。なお、絶縁基板１０が熱応力等により僅かに歪んで形成されている場合には、金属部材６１の平面部６１ａの一部が、開口６３の近傍で絶縁基板１０の表面１０ａの一部に面接触または点接触していても良い。
【００３３】
断熱部材６２は、加熱された金属部材６１から保護膜６４（マスキング治具６０の表面）に熱が伝導されることを抑制するものである。このため、断熱部材６２は、熱伝達率が低い素材で構成されていて、例えばガラス、発砲プラスチック、ステンレス鋼等で構成されている。この断熱部材６２は、金属部材６１全体を覆っている。そして、断熱部材６２は、開口６３が形成されていて絶縁基板１０の平面方向に延びる平面部６２ａを有し、平面部６２ａの周縁部分から冷却器３０に向けて絶縁基板１０の厚さ方向に延びる側面部６２ｂを有している。
【００３４】
断熱部材６２の平面部６２ａは、保護膜６４全体に熱が伝導されることを抑えるために、金属部材６１の平面部６１ａに対して絶縁基板１０の厚さ方向に重ねられている。これは、仮に電熱線７０の発熱に応じて保護膜６４が加熱されると、噴射された銅粉末４１が保護膜６４に付着し易くなり、付着した銅粉末４１の除去が大変になるためである。即ち、マスキング治具６０の内部に上述したように断熱部材６２を設けることによって、噴射される銅粉末４１が保護膜６４に付着し難くなる。
【００３５】
金属部材６１の側面部６１ｂ及び断熱部材６２の側面部６２ｂは、冷却器３０と接触していない。これは、金属部材６１が加熱されたときに、マスキング治具６０から冷却器３０に直接的に熱が伝導することを防止するためである。また、金属部材６１の側面部６１ｂは、絶縁基板１０を囲っていて、電熱線７０によって生じた熱を側面部６１ｂの内側にこもり易くするものである。保護膜６４は、断熱部材６２の平面部６２ａの表面に対して銅粉末４１が付着し難い材質で形成された膜であり、例えばセラミック又は樹脂等で表面処理された膜である。
【００３６】
電熱線７０は、電源８０から供給される電流によって発熱するものである。この電熱線７０は、概略的に示した図３では、金属部材６１の平面部６１ａ及び側面部６１ｂに設けられている。これにより、金属部材６１を素早く加熱することができる。特に、電熱線７０の一部は、開口６３の近傍に配置されている。このため、電熱線７０の発熱により、絶縁基板１０の表面１０ａのうち成膜領域に対応する部分を素早く加熱することができる。なお、開口６３の近傍とは、金属部材６１のうち、平面視にて絶縁基板１０と重なる部分をいう。
【００３７】
また、電熱線７０は、図２に示したように、マスキング治具６０に複数の開口６３が形成されている場合、金属部材６１の平面部６１ａで、各開口６３の近傍を通過するように、蛇腹状に形成されている。言い換えると、電熱線７０は、各開口６３の近傍を加熱するように配置されている。このため、この場合には、電熱線７０の発熱により、各絶縁基板１０の表面１０ａのうち成膜領域に対応する部分の全てを素早く加熱することができる。電源８０は、電子制御装置９０によって、電熱線７０に供給する電流値を制御されている。
【００３８】
電子制御装置９０は、図１に示したうように、電源８０及びコールドスプレー装置４０に接続されていて、温度センサ９１により検出される金属部材６１の温度及びコールドスプレー装置４０から銅粉末４１が噴射されるタイミングに基づいて、上記した電流値を変化させる。これにより、絶縁基板１０の表面１０ａに銅粉末４１が噴射されるとき、電熱線７０が発熱していて、金属部材６１の温度、即ち絶縁基板１０の表面１０ａの温度が１００℃から２００℃までの間の所定温度Ｔ℃になっている。
【００３９】
ところで、絶縁基板１０の表面１０ａは、銅粉末４１が噴射されるときにのみ所定温度Ｔ℃にまで加熱されていればよい。従って、電子制御装置９０は、絶縁基板１０の表面１０ａの温度が所定温度Ｔにまで加熱される時間を考慮して、銅粉末４１が噴射される直前から、電熱線７０が発熱するように電流値を制御するとともに、銅粉末４１が噴射された後、電熱線７０が発熱しないように電流値を制御する。
【００４０】
次に、上記した構成によって、各絶縁基板１０の表面１０ａに銅粉末４１の被膜４１ａを形成する成膜方法について説明する。先ず、コールドスプレー装置４０から銅粉末４１が噴射される前に、図２に示したように、マスキング治具６０の金属部材６１を全ての絶縁基板１０の表面１０ａに接触させる。次に、電子制御装置９０が作動して、電熱線７０が全ての開口６３の近傍を加熱する。続いて、加熱された全ての絶縁基板１０の表面１０ａに対して、コールドスプレー装置４０が絶縁基板１０の平面方向に移動しながら、銅粉末４１を噴射する。この結果、全ての絶縁基板１０の表面１０ａに銅粉末４１の被膜４１ａが形成される。
【００４１】
上述した実施形態の作用効果について説明する。
絶縁基板１０の表面１０ａに銅粉末４１の被膜４１ａを形成する際に、マスキング治具６０の内部に設けられた電熱線７０が開口６３の近傍を加熱して、マスキング治具６０に接触している絶縁基板１０の表面１０ａが加熱される。このため、冷却器３０が裏面１０ｂに接続されている絶縁基板１０に対して、安価な構成により絶縁基板１０の表面１０ａが加熱された状態で、コールドスプレー装置４０が銅粉末４１を絶縁基板１０の表面１０ａに噴射することができる。この結果、銅粉末４１が絶縁基板１０の表面１０ａに付着する割合およびその密着力を向上させることができるとともに、銅粉末４１の被膜４１ａを緻密に形成することができる。
【００４２】
以上、本発明に係るマスキング治具について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記した実施形態においては、発熱手段が電熱線７０であるように構成したが、発熱手段の構成は上記した構成に限定されるものではない。従って、例えば、発熱手段は、マスキング治具６０における金属部材６１を貫通する配管を備えていて、この配管に熱水又は熱風が循環することにより絶縁基板１０の表面１０ａを加熱するように構成しても良い。
【００４３】
また、この実施形態において、マスキング治具６０の形状は、平面部６１ａ，６２ａ及び側面部６１ｂ，６２ｂとを備えた形状であるが、マスキング治具６０の形状は上記した形状に限定されるものではなく、例えば平面部６１ａ，６２ａのみを備えた形状であっても良い。また、電熱線７０を蛇腹状に形成したが（図２参照）、電熱線の形状は適宜変更可能であり、例えば、電熱線を渦巻き状に形成しても良い。
【００４４】
また、この実施形態において、保護膜６４は、コールドスプレー装置４０と対向する表面全体に形成された膜であるが、保護膜は、コールドスプレー装置４０と対向する表面のうち開口６３の周縁部分にのみ形成されていても良い。また、マスキング治具６０は、断熱部材６２及び保護膜６４を備えているが、断熱部材６２、保護膜６４を備えていなくても良い。
【００４５】
また、この実施形態において、電熱線７０が絶縁基板１０の表面１０ａを１００℃から２００℃までの間の所定温度Ｔ℃にまで加熱したが、この所定温度Ｔ℃は、材料粉末及び基板の素材を変更した場合に、適宜変更可能である。
【００４６】
また、この実施形態において、成膜方法としてコールドスプレー法を用いたが、コールドスプレー法に限定されるものではなく、例えばエアロゾルデポジション法を用いても良い。なお、エアロゾルデポジション法は、固体状態の微粒子である材料粉末（特にセラミックス粉末）をガスと混合することによりエアロゾル状態にして、これを常温で基板の表面に噴射して膜を形成する成膜方法である。
【符号の説明】
【００４７】
１０      絶縁基板
２０      応力緩和材
３０      冷却器
４０      コールドスプレー装置
４１      銅粉末
４１ａ    被膜
５０      基板加熱装置
６０      マスキング治具
６１      金属部材
６２      断熱部材
６３      開口
６４      保護膜
７０      電熱線
８０      電源
９０      電子制御装置
【図１】
2011141979.tif 000003
【図２】
2011141979.tif 000004
【図３】
2011141979.tif 000005
【図４】
2011141979.tif 000006
【図５】
2011141979.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月29日(2011.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第一態様におけるマスキング治具は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する場合に、前記被膜が形成される成膜領域を特定するために用いられるものであって、前記成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材には、その内部に前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱可能な発熱手段が設けられたものであることに特徴がある。ここで、前記開口の近傍とは、前記接触部材のうち、平面視にて前記基板と重なる部分をいう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第二態様における基板加熱装置は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜が形成される場合に、前記基板を加熱するものであって、前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材の内部に前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱可能な電熱線が設けられているマスキング治具と、前記電熱線に電流を供給する電源と、前記電源を制御する制御手段と、を有するものであることに特徴がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第三態様における成膜方法は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する成膜方法であって、前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて内部に前記開口の近傍を加熱可能な発熱手段が設けられているマスキング治具を前記基板の表面に接触させ、前記発熱手段が前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱し、加熱された前記基板の表面に対して前記噴射装置が前記材料粉末を噴射することに特徴がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の上記態様における成膜方法において、前記マスキング治具には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、前記発熱手段が前記各開口の近傍を加熱することにより前記各基板の表面を加熱することが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
よって、本発明によれば、基板の表面に材料粉末の被膜を形成する際に、マスキング治具の内部に設けられた発熱手段が開口の近傍を加熱して、マスキング治具に接触している基板の表面が加熱される。このため、放熱装置が裏面に接続されている基板に対して、安価な構成により基板の表面が加熱された状態で、噴射装置が材料粉末を基板の表面に噴射することができる。この結果、材料粉末が基板の表面に付着する割合およびその密着力を向上させることができるとともに、材料粉末の被膜を緻密に形成することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する場合に、前記被膜が形成される成膜領域を特定するために用いられるマスキング治具において、
前記成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、
前記接触部材には、その内部に前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱可能な発熱手段が設けられていることを特徴とするマスキング治具。
【請求項２】
請求項１に記載するマスキング治具において、
前記接触部材に対して、熱の伝導を抑制する断熱部材が前記基板の厚さ方向に重ねられていることを特徴とするマスキング治具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するマスキング治具において、
前記接触部材は、前記開口が形成されている平面部と、この平面部から前記基板の厚さ方向に延びていて前記基板を囲む側面部とを有し、
前記発熱手段が、前記平面部及び前記側面部に設けられていることを特徴とするマスキング治具。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載するマスキング治具において、
前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることを特徴とするマスキング治具。
【請求項５】
裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜が形成される場合に、前記基板を加熱する基板加熱装置において、
前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材の内部に前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱可能な電熱線が設けられているマスキング治具と、
前記電熱線に電流を供給する電源と、
前記電源を制御する制御手段と、を有することを特徴とする基板加熱装置。
【請求項６】
請求項５に記載する基板加熱装置において、
前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることを特徴とする基板加熱装置。
【請求項７】
裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する成膜方法において、
前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて内部に前記開口の近傍を加熱可能な発熱手段が設けられているマスキング治具を前記基板の表面に接触させ、
前記発熱手段が前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱し、
加熱された前記基板の表面に対して前記噴射装置が前記材料粉末を噴射することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
請求項７に記載する成膜方法において、
前記マスキング治具には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
前記発熱手段が前記各開口の近傍を加熱することにより前記各基板の表面を加熱することを特徴とする成膜方法。
【国際調査報告】
2011141979.tif 000008
2011141979.tif 000009
2011141979.tif 000010
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